在畜牧业飞速发展的今天,畜禽生产力已能保持稳定,但随着社会不断发展,生活品质的不断提升,人们对畜禽产品的需求也逐渐增加,因此如何在保证生产的基础上提高畜禽繁殖力成为了农业生产中的重中之重。家畜性成熟,发情和哺乳均属于家畜繁殖过程,影响该过程的因素也有很多,包括环境因素,疾病因素,营养因素和自身因素。其中自身因素是畜禽本身存在不孕情况,这种不孕情况可能由激素紊乱或畜禽配子质量低下造成的。因此,关于母畜卵母细胞的成熟过程的基础研究至关重要。在卵母细胞减数分裂成熟过程中,哺乳动物卵母细胞中的不对称减数分裂依赖于纺锤体的偏心定位,随后极体形成并排出。第一次减数分裂和第二次减数分裂都需要保证卵母细胞中染色体的精准分离,从而确保形成的大的卵母细胞有足够的维持后代发育的遗传物质。卵母细胞中微丝和微管能够直接调控卵母细胞的极化过程,而哺乳动物卵母细胞的不对称分裂依赖于纺锤体的偏离定位,形成极体并进一步排出。哺乳动物早期胚胎发育是一个十分复杂的过程,该阶段发生在胚胎着床之前,由合子发育至囊胚期的过程。早期胚胎发育包括细胞分裂、细胞分化以及细胞形态的改变三个过程。合子在受精后开始发生卵裂,而后发育到二细胞,四细胞和八细胞阶段,在八细胞阶段发生致密化,此时卵裂球发生极化,随后胚胎继续卵裂,分化成内细胞团和滋养层细胞,其中,内细胞团在随后的过程中发育成胎儿的各种组织,而滋养层细胞之后发育成胎盘和胎膜。小GTP酶Racl是GTP酶的成员,是Rho家族GTP酶的Rac亚家族的成员。该家族蛋白能够调节多种细胞事件,包括控制细胞生长,细胞骨架重组和激活蛋白激酶。Racl是许多细胞过程包括细胞周期,细胞粘附,上皮分化的多效调节剂。但是Racl对猪卵母细胞成熟及早期胚胎发育的影响尚未完全了解。我们在本研究中探究了 Racl在卵母细胞成熟和胚胎卵裂过程的作用与功能。首先,我们发现Racl蛋白定位在猪卵母细胞的皮质区域,通过NSC 23766抑制剂处理来破坏Racl的蛋白活性,从而导致了极体排出失败。此外,大多数处理的卵母细胞表现出异常的纺锤形态,表明Racl可能涉及到影响猪卵母细胞的成熟,于是我们猜想这种影响是来源于Racl对MAPK的影响,因为相比对照组,使用NSC 23766进行处理Racl活性抑制后的猪卵母细胞,p-MAPK蛋白表达量下降。同时,我们发现处理组中的卵母细胞纺锤体位置大部分远离皮质区,这个现象表明Racl对减数分裂纺锤体的定位起到了一定作用。同时,我们的研究结果显示,抑制Racl蛋白活性会造成早期胚胎发育失败。因此,我们的研究表明,小GTP酶Racl对猪卵母细胞成熟和早期胚胎发育过程起到了关键作用。试验一、小GTP酶Racl通过调控纺锻体组装和锚定影响猪卵母细胞成熟纺锤体的形成和锚定在卵母细胞减数分裂过程中发挥重要作用。已有研究表明Racl在小鼠卵母细胞中影响了纺锤体的锚定,并进一步引起小鼠卵母细胞第一极体排出困难。然而,关于Racl在猪卵母细胞中的作用机制仍不清楚。因此,我们以小GTP酶Racl为研究目标,探究其在猪卵母细胞减数分裂中的作用。首先,免疫荧光染色结果显示,Racl定位于猪卵母细胞皮质区域;通过抑制剂NSC 23766处理来干扰Racl在细胞中的蛋白活性,后可导致第一极体排出失败;经后续的免疫荧光染色观察和统计发现,抑制Racl的蛋白活性后,纺锤体形态异常且迁移定位困难;另外,用抑制剂干扰Racl活性后p-MAPK表达量明显降低。因此,该试验表明,Racl对于猪卵母细胞纺锤体的形成和迁移以及后续的极体排出十分重要。试验二、小GTP酶Racl影响猪孤雌激活胚胎发育过程我们验证了 Racl通过影响猪卵母细胞纺锤体的形成和迁移来影响猪卵母细胞的成熟,但其是否作用于哺乳动物早期胚胎发育尚不清楚。在本试验中,我们使用免疫荧光染色法确定了 Racl在早期胚胎中定位于卵裂球的皮质区域,与Racl在猪卵母细胞中的定位相似,并与微丝共定位;之后的试验中,我们用抑制剂处理猪早期胚胎后发现,囊胚无法正常形成。该试验结果表明抑制Racl蛋白活性导致早期胚胎无法正常发育。